未来气候变化情景下中亚雨养农业区水土资源匹配格局

中亚地区是落实我国“一带一路”发展倡议的关键地区,雨养农业区作为中亚重要粮食主产区,对世界和区域粮食安全具有重要意义。本文基于参与耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)的7个全球气候模式(GCM),分析了未来30 a(2021—2050年)气候变化情景下中亚雨养农业区降水量的空间分布及其变化趋势;然后根据适宜农作物种植的高程、坡度和土壤类型等条件,识别出雨养农业区宜农耕地分布;采用基于数列匹配度和单位面积水资源量法,预估了未来中亚雨养农业区水土资源匹配格局的时空变化。研究结果表明:(1)未来气候变化情景下,中亚雨养农业区年均降水空间分布自东北向西南降低,东部地区降水呈弱增加趋势,RCP4.5和RCP8.5情景下降水增幅分别为1.10 mm·a^(-1)和1.61 mm·a^(-1),西部呈减少趋势,但不显著;与RCP4.5情景相比,21世纪中期,RCP8.5情景下全年可利用降水量增加了9.8 mm。(2)宜农耕地资源丰富,空间分布差异相对较小,北部地区以现有耕地为主,南部和东部地区后备耕地资源充足。(3)在两种RCP情景下,中亚雨养农业区未来30 a水土资源匹配度大部分处于0.6以上,总体处于较好匹配水平,且RCP8.5情景优于RCP4.5;与全年水土匹配相比,生长季水土资源空间匹配极不均衡,东部和北部地区匹配系数大部分处于0.84以上,而南部和西部地区均低于0.70。总体上,未来气候变化将对中亚雨养农业区粮食生产产生双重影响,本文也提出提升应对气候变化能力的相关措施。

准噶尔盆地东南部降水中δ^(18)O的温度与降水量效应

地区大气降水线(LMWL)和降水中δ^(18)O的温度和降水量级效应是应用稳定同位素技术研究地区水文学过程与问题的基础。通过跟踪2012—2013年准噶尔盆地东南部44次降水事件,测定了降水中的δ^(18)O和δD,同时收集降水过程的气温变化和降水量数据,在降水事件尺度上研究了降水中δ^(18)O、温度和降水量三者之间的关系。降水中的稳定同位素δ^(18)O和δD存在时间尺度效应,在不同的时间尺度上温度、降水量级效应与LMWL可能不同。在降水事件尺度上,准噶尔盆地东南部LMWL是δD=(7.53±0.22)·δ^(18)O+(0.25±3.29)。一年中受到水热同期变化的影响,降水量效应被强烈的气温季节动态所掩盖,因此,表面看来,处于欧亚大陆腹地的准噶尔盆地东南部只存在显著的温度效应,而不存在降水量效应,但是扣除气温的影响后,显著的降水量级效应仍然存在,降水量效应主要与云下二次蒸发有关。二元线性模型拟合结果表明:在降水事件尺度上,温度和降水量级效应分别为(0.70±0.03)‰·℃^(-1)和(-0.14±0.07)‰·mm^(-1)。